奇异量子“爱丽丝环”首次造出

科技日报北京8月30日电 （记者刘霞）芬兰科学家通过操纵数十万个极冷原子，首次制造出了名为“爱丽丝环”的奇特量子物体。这是一个环状拓扑缺陷物体，它可改变穿过或透视它的量子物体的性质。这一突破为探索宇宙学或高能物理学领域的一些理论提供了新机会。相关论文发表于29日出版的《自然·通讯》杂志。

从理论上讲，包括极冷原子的集合，甚至整个宇宙在内的量子系统，应该包含被称为拓扑缺陷的奇特物体，不过，这样的缺陷很难制造并观察。但芬兰阿尔托大学研究人员找到了解决办法。

他们首先将25万个铷原子放入一个真空室内，然后用激光照射它们，以减慢其运动速度，并将其温度降低到接近绝对零度。在此情况下，所有铷原子表现得像一个大的量子物体。由于拥有自旋这一量子特性，这个量子物体对磁场很敏感。随后，研究团队确定了正确磁场的方向和强度，以扭曲原子。

研究人员表示，这种方法以前曾被用来制造名为磁单极子的缺陷，这种粒子类似只拥有单极的磁体。在最新实验中，研究人员发现，几毫秒后，他们创造出的每个磁单极子都扩展成一个拥有非常奇特性质的“爱丽丝环”。

这个“爱丽丝环”有一个特点：通过环或从环的侧面看附近的磁单极子，同一个磁单极子的电荷看起来会有不同。所以，这个“爱丽丝环”会反转所看到的物体的电荷。计算机模拟显示，如果磁单极子穿过“爱丽丝环”，其电荷将完全反转，比如从正变为负。

研究团队计划接下来创造出一个磁单极子和一个“爱丽丝环”，并让其中一个穿过另一个，直接测试“爱丽丝环”的功能。